專利名稱：借助定向天線的許可控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在諸如WCDMA(寬帶碼分多址)網(wǎng)絡(luò)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中借助諸如天線陣的定向天線執(zhí)行許可控制的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
從Z.Liu，M.Zarki，“SIR Based Call Admission Control forDS-CDMA Cellular Systems(用于DS-CDMA蜂窩系統(tǒng)的基于SIR的呼叫許可控制)”，IEEE Journal on Selected Areas inCommunications，Vol.12，No.4，pp.638-644，May 1994，從Z.Dziong，M.jia，P.Mermelstein，“Adaptive Traffic Admission forIntegrated Services in CDMA Wireless Access Networks(在CDMA無線接入網(wǎng)絡(luò)中用于綜合業(yè)務(wù)的自適應(yīng)業(yè)務(wù)許可)”，IEEE Journalon Selected Areas in Communications，Vol.14，No.9，pp.1737-1747，December 1996，以及從S.Kumar，S.Nanda，“High Data-Rate Packet Communications for Cellular Networks UsingCDMAAlgorithms and Performance(采用CDMA的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的高數(shù)據(jù)率分組通信算法和性能)”，IEEE Journal on Selected Areasin Communications，Vol.17，No.3，pp.474-492，March 1999中了解到，對于支持語音和可變比特率數(shù)據(jù)用戶的WCDMA系統(tǒng)來說，功率是對網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的一種健壯的整體測量。因此，若P＜Pthreshold，則允許用戶接入系統(tǒng)，在此Pthreshold是從網(wǎng)絡(luò)量度獲得的已知功率閾值，而P是來自相應(yīng)基站(BS)的總發(fā)射功率。假設(shè)分配給用戶號n的功率等于Pn，則可表述下述關(guān)系P＝∑Pn。
為量化同一判斷規(guī)則是否可應(yīng)用于裝有天線陣的BS，必須考慮從利用這項技術(shù)得到的預(yù)期容量增益。假設(shè)以M-振子的天線陣使用簡單波束成形(BF)，在此不考慮來自干擾用戶的信號(即，不利用空間協(xié)方差干擾矩陣的知識)對期望的用戶創(chuàng)建波束。若該干擾在空間上是白的(即，干擾不依賴于波束的空間發(fā)射或接收方向)，則容量可近似提高系數(shù)M(假設(shè)為全向天線振子)，而對于所有用戶都位于同一方向方向的情況則預(yù)計無容量增益。因此，因空間濾波導(dǎo)致的容量增益對干擾的空間分布很敏感，由此這種機(jī)制被許可控制(AC)算法捕獲非常重要，以便系統(tǒng)在所有可能的條件下都保持穩(wěn)定。這對于具有混合語音和高比特率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的系統(tǒng)尤為重要，其中空間干擾可能偏離空間白的假設(shè)，對于僅支持大量語音用戶的WCDMA系統(tǒng)來說這通常被假設(shè)為有效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于借助天線陣執(zhí)行許可控制的方法和網(wǎng)絡(luò)振子，借助這種方法和網(wǎng)絡(luò)振子可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
這個目的是通過一種用于在蜂窩網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行許可控制的方法實現(xiàn)的，所述方法包括步驟確定被許可的終端設(shè)備的位置；估計定向天線的負(fù)載相關(guān)的定向發(fā)射參數(shù)，所述參數(shù)從所述終端設(shè)備的許可產(chǎn)生；以及如果所述定向發(fā)射參數(shù)不超出在所述定向天線的任何可用方向上的預(yù)定閾值則許可所述終端設(shè)備。
此外，上述目的是通過一種用于在蜂窩網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行許可控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)的，所述系統(tǒng)包括定向天線；估計裝置，用于估計所述定向天線的負(fù)載相關(guān)的定向發(fā)射參數(shù)，所述參數(shù)從所述終端設(shè)備的許可產(chǎn)生；以及控制裝置，用于如果所述估計的定向發(fā)射參數(shù)不超出在所述定向天線的任何可用方向上的預(yù)定閾值則許可所述終端設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)前使用的AC算法可被擴(kuò)展為支持裝有天線陣的BS，這樣在網(wǎng)絡(luò)就能得到全部容量增益。特別是可提供可靠的許可控制以許可終端設(shè)備，即用戶，因為在所有可用方向都檢查了定向發(fā)射參數(shù)以確保由于波束耦合影響在另一方向不會超過許可閾值。
優(yōu)選定向發(fā)射參數(shù)為通過利用定向天線的波束圖計算發(fā)射功率方位譜確定的定向發(fā)射功率，定向天線可以是天線陣、智能天線或任何其他類型的定向天線。另外，在無線電信道上的方位分散可用于計算發(fā)射功率方位譜。特別是可通過向所述許可之前獲得的發(fā)射功率方位譜中加入由所述許可導(dǎo)致的定向功率增加來計算發(fā)射功率方位譜。
作為選擇，定向發(fā)射參數(shù)可以是定向吞吐量。在此情況下，如果在每個可用方向總的小區(qū)吞吐量低于某個預(yù)定的吞吐量閾值則用戶得到許可。
在連續(xù)波束成形天線系統(tǒng)中，可選擇用于發(fā)射到終端設(shè)備的波束的調(diào)向方向以覆蓋所述確定位置。接著為所有方位方向估計定向發(fā)射參數(shù)的增加。估計的參數(shù)增加可用于基于提供的用戶特定信息估計定向參數(shù)的新方位譜，所提供的用戶特定信息可包括比特能量與噪聲譜密度比、比特率、導(dǎo)引信號測量以及接入方向估計中的至少一個。
作為選擇，可使用具有有限波束集合的天線系統(tǒng)。在此情況下，可選擇有限波束集合中的一個波束用于基于確定的方向發(fā)送到所述終端設(shè)備。接著，可基于定義該有限波束集合之間的耦合系數(shù)的耦合矩陣為該有限波束集合的方向估計定向發(fā)射參數(shù)的增加。特別是在估計步驟可使用數(shù)字波束成形網(wǎng)絡(luò)以便為該有限波束集合中的每個波束導(dǎo)出新功率級別的估計?？苫谏闲墟溌房臻g協(xié)方差矩陣的測量和/或估計修改耦合矩陣。此外，可利用該有限波束集合的固定方位范圍預(yù)先計算耦合矩陣。如同在連續(xù)波束成形天線系統(tǒng)中一樣，估計的功率增加可用于基于提供的用戶特定信息估計新功率方位譜。在此，所述用戶特定信息可包括比特能量與噪聲譜密度比、比特率、導(dǎo)引信號測量，以及為新終端設(shè)備選擇的波束中的至少一個。
定向天線可以是雙極化天線陣。在此情況下，可為每個極化提供有限波束集合，而且通過為每個極化添加參數(shù)估計可執(zhí)行定向發(fā)射參數(shù)的估計。
此外，可為該有限波束集合的不同波束分配初級和次級擾碼。在此情況下，可為第一個波束子集分配初級擾碼，而為第二個波束子集分配次級擾碼。具體來說，第一個子集和第二個子集可包括四個相鄰波束。在一種可選配置中，第一個子集可包括五個相鄰波束，而第二個子集可包括三個相鄰波束。首先可為該有限波束集合的所有波束分配初級擾碼，接著在碼負(fù)載超過預(yù)定閾值時可分配次級擾碼。此外，可使用自適應(yīng)碼分配方案，其中在第一個碼觸發(fā)開始分配第二擾碼，而在對應(yīng)于較大碼負(fù)載的第二碼觸發(fā)停止分配。
一般來說，可提供余量作為對參數(shù)增加估計誤差的保護(hù)。從而可提高許可控制的可靠性。
在蜂窩網(wǎng)絡(luò)的基站或無線電網(wǎng)絡(luò)控制器可布置所述估計裝置和控制裝置中的一種或二者。


下面參考附圖基于優(yōu)選實施例詳細(xì)描述本發(fā)明，其中圖1是指示天線陣的空間波束的WCDMA網(wǎng)絡(luò)的示意框圖；圖2是根據(jù)第一個優(yōu)選實施例的基站體系結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖3是根據(jù)第二個優(yōu)選實施例的基站體系結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖4是可實現(xiàn)所述優(yōu)選實施例的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的例子；圖5是天線陣的標(biāo)準(zhǔn)化輻射圖；圖6是關(guān)于天線陣的最佳波束的增益差的指示圖；圖7是在有效發(fā)射功率方位譜中最大值的相對估計的累積分布函數(shù)；圖8是在小區(qū)分割的情況下初級和次級擾碼的波束分配；圖9是初級和次級擾碼之間的重疊區(qū)域的指示圖；圖10是使用兩個擾碼的容量損耗與下行鏈路正交系數(shù)之間的關(guān)系曲線圖；圖11是自適應(yīng)碼分配方案的狀態(tài)圖；以及圖12是根據(jù)本發(fā)明基于定向功率的許可控制方案所需的輸入?yún)?shù)。
具體實施例方式
如圖1所示，現(xiàn)在借助常規(guī)波束成形算法基于使用天線陣或智能天線(SA)10的WCDMA基站20的許可控制方案描述優(yōu)選實施例。
根據(jù)圖1，蜂窩WCDMA網(wǎng)絡(luò)包括無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)30，具有SA 10的基站(BS)20與該RNC 30連接。在本例中，在使用SA 10的BS 20實施基于定向功率的許可控制(AC)算法。因此，選擇定向發(fā)射功率作為定向發(fā)射參數(shù)。在RNC也可實現(xiàn)許可控制功能。若可得到所需的輸入?yún)?shù)，原則上AC功能可位于任何位置(網(wǎng)絡(luò)振子)。
此外，利用指向方位方向φ1到φ7的7個波束示意具有SA 10和常規(guī)波束成形(波束調(diào)向)的BS 20的有效發(fā)射或接收功率方位譜。基本觀點是，如果對于所有φ，P(φ)＜Pthreshold，則許可用戶，其中P(φ)是標(biāo)準(zhǔn)化完整發(fā)射功率方位譜，包括天線陣波束圖和無線電信道上的方位擴(kuò)散。因此，為確定是否能保證新用戶容量，需要估計P(φ)＝Pold(φ)+ΔP(φ)，其中Pold(φ)是在許可用戶之前的功率譜，而ΔP(φ)是因許可用戶引起的功率增加。
假設(shè)在某個方位方向上的最大發(fā)射功率被表示為Max{P(φ)}。很容易證明，如果所有用戶都位于同一方位，則Max{P(φ)}＝∑Pn，而如果干擾在空間上是白的，則Max{P(φ)}≈(1/M)∑Pn。因此，當(dāng)相比有定向干擾的情況該干擾在空間上為白時，所提出的AC算法將自動允許系統(tǒng)容納系數(shù)為M的附加用戶。
下面將描述所提出的用于具有SA 10的BS 20的AC。
對優(yōu)選實施例的描述集中在，對于使用具有常規(guī)波束成形(BF)的智能天線(SA)的WCDMA系統(tǒng)的下行鏈路(DL)方向AC(即，BS 20到移動終端)。所提出的用于在上行鏈路(UL)上實施的SA的AC算法基于與在DL上導(dǎo)出的原理相同的原理。下面簡要概述在UL及DL對這個問題的基本解決方案。
假設(shè)波束被調(diào)向方位方向φ1且發(fā)射功率等于P，則可如下得出一個用戶引起的有效發(fā)射功率方位譜的表達(dá)式。在天線陣發(fā)射的復(fù)合基帶信號被表示為s(t)=Pu(t)1Mc(φ1),------(1)]]>其中向量s(t)＝[s1(t)，s2(t)，…，sM(t)]T包含在M個天線上發(fā)射的信號。假設(shè)復(fù)合基帶信號u(t)具有零平均值和單位功率。天線陣調(diào)向向量被表示為c(φ)＝[c1(φ)，c2(φ)，…，cM(φ)]T，(2)其中cm(φ)＝exp(-j(m-1)πsinφ)，假設(shè)為具有半波長振子間隔的均勻線性天線陣。數(shù)學(xué)符號[]T表示轉(zhuǎn)置。在位于方位方向φ2的移動終端或用戶設(shè)備(UE)接收的信號是通過無線電信道上的多個多路徑接收的信號之和。根據(jù)K.I.Pedersen，P.E.Mogensen，B.Fleury“AStochastic Model of the Temporal and Azimuthal Dispersion Seen atthe Base Station in Outdoor Propagation Environments(在戶外傳播環(huán)境中在基站看到的時間和方位擴(kuò)散的隨機(jī)模型)”IEEE Trans，onVehicular Technology，Vol.49，No.2，pp 437-447，March 2000，連接位于φ2的UE和位于BS 20的M個天線振子的無線電信道窄帶傳播向量可被表示為h(φ2)＝∑a1c(θ1-φ2)， (3)其中a1是在該信道上不同多路徑的復(fù)合幅度，而θ1是對應(yīng)的方位方向(在BS 20)。應(yīng)指出，公式(3)指示一個隨機(jī)過程，其中方位θ1近似為為典型的城市環(huán)境分布的單位獨(dú)立零平均高斯。此外還假設(shè)在公式(3)的傳播向量被標(biāo)準(zhǔn)化以便在該向量中分量的功率的期望值等于1，即，對UE的路徑損耗并不包含在該傳播向量中。
在位于φ2的UE接收的信號因此被表示為y(t)＝hH(φ2)s(t)，(4)其中[]H指示哈密特(Hermitian)轉(zhuǎn)置。隨后得到接收功率對UE的方位位置為
P(φ2)＝E{|y(t)|2}＝E{|hH(φ2)s(t)|2} (5)＝PcH(φ1)R(φ2)c(φ1)＝PW(φ1；φ2)在此無線電信道空間協(xié)方差矩陣被表示為R(φ2)=E{h(φ2)hH(φ2)}]]> 其中PA(φ)是無線電信道功率方位譜，其可以借助零平均拉普拉斯(Laplacian)算子函數(shù)來近似，這在K.I.Pedersen，P.E.Mogensen，B.Fleury，“Power Azimuth Spectrum in OutdoorEnvironments(戶外環(huán)境下的功率方位譜)”，IEE ElectronicsLetters，Vol.33，pp.1583-1584，August 1997中有描述，即，PA(φ)=1σA2exp[-2|φ|/σA],------(7)]]>其中σA是無線電信道方位范圍(AS)，對于典型的城市環(huán)境其通常大約平均為5-10度。函數(shù)W(φ1；φ2)＝cH(φ1)R(φ2)c(φ1)可被解釋如下當(dāng)波束指向方向φ1時，其表示在方向φ2的標(biāo)準(zhǔn)化有效天線陣增益。應(yīng)指出，這個函數(shù)獲取了作為振子數(shù)M的函數(shù)的無線電信道上的方位擴(kuò)散以及天線陣波束帶寬和旁瓣級別的變化的影響。此外，應(yīng)指出，由于在此實施的標(biāo)準(zhǔn)化，很容易證明，0≤W(φ1；φ2)≤1，且對φ1＝φ2，W(φ1；φ2)＝1。此外，對于{φ1；φ2}的所有值，對M＝1，W(φ1；φ2)＝1。
現(xiàn)在描述第一個優(yōu)選實施例作為連續(xù)波束成形的例子，這是各個波束被用于所有用戶的模式。這意味著波束對某個用戶的調(diào)向方向?qū)?yīng)指向用戶的方位方向。應(yīng)指出，對用戶的發(fā)射是僅利用一個調(diào)向波束實現(xiàn)的。在一些差的城市環(huán)境中，若在BS天線陣10具有不同入射角，在BS 20和UE之間存在兩個或多個主要傳播，也可使用經(jīng)由兩個或多個波束的發(fā)射。對UE的調(diào)向方向(也稱為到達(dá)方向，DoA)是根據(jù)從UE上行鏈路接收的信號估計的。假設(shè)有N個用戶，其中用戶n位于方位φn并以功率Pn發(fā)射，我們可如下表述有效功率方位譜P(φ)=Σn=1NPnW(φn;φ)+Ppilot,------(8)]]>其中Ppilot是分配給主公共導(dǎo)引(CPICH)的功率，這個功率是在扇區(qū)波束上發(fā)送的，因此沒有以函數(shù)W(φ1；φ2)加權(quán)。在該扇區(qū)波束上發(fā)送的其他公共信道，類似CCPCH等，也應(yīng)被同樣視為CPICH，且不以函數(shù)W(φ1；φ2)加權(quán)。這暗示著UE不再使用CPICH用于相位基準(zhǔn)，只可使用專用的導(dǎo)引符號。由于信道和SIR估計不那么準(zhǔn)確，這一般會導(dǎo)致性能損失大約1-2dB?；诠?8)，若下述公式成立，系統(tǒng)被認(rèn)為是穩(wěn)定的且不過載P(φ)＜Pthreshold， (9)其中Pthreshold是定義過載的功率級別。應(yīng)指出，對于M＝1，公式(9)中的標(biāo)準(zhǔn)簡化為Σn=1NPn+Ppilot<Pthreshold,-----(10)]]>在許可新用戶到具有SA 10的BS 20上之前，估計所有方位的功率增加，接著在保證新用戶容量之前檢驗公式(9)是否為真。
圖2是根據(jù)第一個優(yōu)選實施例的AC體系結(jié)構(gòu)的示意框圖。根據(jù)圖2，提供扇區(qū)波束成形器振子40以便為合并(例如，求和)網(wǎng)絡(luò)42提供M個扇區(qū)波束成形信號，在此這M個扇區(qū)波束成形信號與用戶特定的波束成形信號組合并提供給SA 10，例如具有M個振子的均勻線性天線陣。扇區(qū)波束成形信號是基于定義BS 20服務(wù)的期望扇區(qū)的公共導(dǎo)引信道信令生成的。用戶特定的波束成形信號是在相應(yīng)的波束成形器振子41-1到41-N生成的以基于相應(yīng)的用戶信號User#1到User#N獲得波束方向。在許可新用戶之前，通過利用合并網(wǎng)絡(luò)42的輸出信號在對應(yīng)的測量振子43測量有效功率方位譜P(φ)，并將其提供給估計振子44以基于提供的關(guān)于新用戶的用戶特定信息估計新功率方位譜Pnew(φ)。接著將這個新功率方位譜Pnew(φ)提供給AC功能45。用戶信息可包括所需的Eb/No(比特能量與噪聲譜密度之比)，比特率、導(dǎo)引測量及DoA估計中的至少一種。應(yīng)指出，在對應(yīng)新用戶的方位角估計定向功率增加還不夠，因為許可后P(φ)的全局最大值可能位于任意方位。之后將討論得出的定向功率增加估計。
圖3示意了根據(jù)第二個優(yōu)選實施例的AC體系結(jié)構(gòu)的示意框圖，在使用連續(xù)BF的備選方案，即固定波束格柵。在此情況下，只使用具有以下方位調(diào)向方向的N個定向波束的有限集合[φ1，φ2，…，φN]。
(11)利用這種方案，可為每個波束分配輔助公共導(dǎo)引信道(S-CPICH)，UE可將它用于信道估計(相位基準(zhǔn))。從S-CPICH獲得的信道估計大大優(yōu)于從專用導(dǎo)引符號獲得的估計，這一般導(dǎo)致結(jié)論，對于DL固定波束格柵更具吸引力。其次，在引入S-CPICH時也能提高在閉環(huán)功率控制算法中使用的SIR估計的精度。然而，通過引入消耗總?cè)萘繋斓母郊涌傞_銷(S-CPICH)可得到改進(jìn)的信道和SIR估計。分配給波束號碼n的功率因此可表示為P‾n=PnSCPICH+Pnuser,-------(12)]]>其中PnSCPICH是分配給波束n的S-CPICH的功率，而Pnuser是分配給波束n的用戶的功率之和。從公式(8)和(11)，通過如下的簡單線性變換可得到對應(yīng)N個調(diào)向方向的有效發(fā)射功率方位譜 公式(13)中的N×N矩陣可被解釋為在N個定向波束之間的耦合矩陣。對于具有正交波束的特殊情況而言，該耦合矩陣簡化為單位矩陣。假設(shè)某個功率方位譜(PAS)和方位范圍(AS)，可預(yù)先計算耦合矩陣并將其存儲在表格中。還可以基于上行鏈路空間協(xié)方差矩陣的測量/估計自適應(yīng)修改該矩陣。
由于發(fā)射功率方位譜中的局部最大值將對應(yīng)其中一個調(diào)向方向，若下述關(guān)系存在則認(rèn)為系統(tǒng)是穩(wěn)定的而且不過載P(φn)＜Pthresholdn∈[1，2，…，N](14)這意味著在許可一個新用戶之前，根據(jù)公式(13)估計為每個波束分配的新功率，并將其映射到功率方位譜的抽樣形式，并且在保證用戶容量之前檢查是否滿足在公式(14)提出的標(biāo)準(zhǔn)。
如圖3示意，基于在許可之前每個波束的功率和有關(guān)該新用戶的信息共同估計每個波束的功率增加。為實現(xiàn)這個目的，估計振子44利用輸入到數(shù)字波束成形器網(wǎng)絡(luò)41的信號，基于新用戶的用戶特定信息，導(dǎo)出對每個波束#1到#N的新功率級別的估計，該定向功率級別估計被提供給AC功能45。每個輸入信號指示相應(yīng)波束的當(dāng)前或?qū)嶋H功率P1到PN。波束成形器網(wǎng)絡(luò)41輸出M個信號到SA 10以生成所想要的方位功率分布。在此情況下，用戶特定信息可包括所需的Eb/No，比特率，導(dǎo)引測量，以及為新用戶選擇的波束中的至少一個。
應(yīng)指出，對于SA 10的振子被合并以形成扇區(qū)波束的情況，扇區(qū)波束的天線增益將小于定向波束的增益。定義比值ψ＝Gsector/Gbeam為扇區(qū)波束和定向波束圖之間的增益差。那么可使用近似值ψ≈1/M。因此，對于M＝4，增益差大約為6dB。因此，相比主公共導(dǎo)引信道，輔助公共導(dǎo)引信道(S-CPICH)的發(fā)射功率低6dB，因此對于主、次導(dǎo)引來說覆蓋仍保持一樣。
在使用兩個天線端口的DL發(fā)射分集的情況下，就不需要實施基于定向功率的AC。對于這種情況仍可使用基于常規(guī)功率的AC。因此，若饋到這兩個天線端口的功率之和仍低于閾值Pthreshold，則允許用戶進(jìn)入系統(tǒng)。于是從利用發(fā)射分集產(chǎn)生的容量增益被AC算法自動捕獲，因為每個用戶所需的Eb/No將較低，由此在同一發(fā)射功率約束下可許可更多用戶。
應(yīng)指出，這個結(jié)論對于開環(huán)和閉環(huán)發(fā)射分集方案均有效，而與使用兩個空間獨(dú)立的天線還是一個雙極化天線無關(guān)。
在UTRAN(通用移動電信系統(tǒng)地面無線電接入網(wǎng))標(biāo)準(zhǔn)的限制內(nèi)可組合固定波束格柵和DL發(fā)射分集。這可通過在BS 20利用雙極化天線陣，接著對具有完全相同的調(diào)向方向或偏置的每個極化使用常規(guī)波束的格柵，即利用交織波束來實現(xiàn)。接著通過利用開環(huán)或閉環(huán)發(fā)射分集形成饋給兩個極化的信號。
利用這種方案，應(yīng)使用討論的基于定向功率的AC方案的擴(kuò)展形式。假設(shè)每個極化(pol1和pol2)使用N個波束，并為這兩個極化和波束號n分配以下功率級別 對于這兩個極化的波束的調(diào)向方向都相同的特殊情況，可近似P‾n=P‾npol1+P‾npol2,------(16)]]>接著利用公式(13)得到發(fā)射功率方位譜的等效表達(dá)示，若在公式(14)定義的條件仍有效則允許新用戶接入系統(tǒng)。對于在這兩個極化上的波束交織的一般情況而言，即不同調(diào)向方向用于對應(yīng)這兩個極化方向的波束，公式(16)無效，而且必須通過在這兩個極化上的波束之間應(yīng)用波束耦合矩陣來進(jìn)行擴(kuò)展。
下面對于在第二個優(yōu)選實施例中使用固定波束格柵的情況，導(dǎo)出可在估計振子44使用的簡單功率增加估計器(PIE)。然而，在此導(dǎo)出的估計器可很容易擴(kuò)展到使用連續(xù)BF的情況。
對于使用固定波束格柵的PIE而言，主要目的是對所有波束估計功率增加。一旦了解到為每個波束分配的功率，就可得到根據(jù)公式(13)的有效功率方位譜的估計。應(yīng)指出，只估計新用戶請求容量時波束的功率增加是不夠的，因為在不同DL波束之間可能存在大的耦合。因此，對于如圖2和圖3指示的定向DL PIE，在估計振子44應(yīng)能得到以下信息●在許可新用戶之前為每個波束分配的功率的測量；●新用戶的比特率(Ruser)；●所需的Eb/No(Puser)；●來自新用戶的導(dǎo)引報告，其是Ec/Io測量(ρuserpilot)；●新用戶被分配波束號m∈[1，2，...，N]。這個信息是從UL DoA估計獲得的，其將從隨機(jī)接入信道(RACH)被估計；●主、次公共導(dǎo)引信號的功率；●假設(shè)無線電信道的拉普拉斯算子功率方位譜，及5-10度的給定方位范圍，波束耦合矩陣的估計。在許可新用戶后分配給每個波束的功率可被近似為 在此，Puser是分配給新用戶的功率，而βn表示在波束n現(xiàn)有用戶的功率增加。應(yīng)指出，βn＞1包括因許可新用戶現(xiàn)有用戶的功率增加?？墒褂靡韵陆?這意味著分配給波束m的用戶被假設(shè)增加它們的功率級別部分與所需的Eb/No和新用戶的比特率成正比。在其余波束(n≠m)現(xiàn)有用戶的功率增加是以函數(shù)W(φm；φn)加權(quán)的，因為在這些波束中的用戶只經(jīng)歷新用戶的功率W(φm；φn)Puser。基于公式(17)，我們可表示新用戶的Eb/No為ρuser=RcRuserhuserW(φ‾m;φuser)PuserPnoise+puserother+huser(1-a)[Σn=1N(PnSCPICH+βnPnuser)W(φ‾n;φ‾m)+ψPpilot]---(19)]]>其中huser是對新用戶的路徑損耗，φuser是朝向該用戶的方位方向，Pother是該用戶經(jīng)歷的其他小區(qū)干擾，Pnoise是噪聲功率，而a是下行鏈路正交系數(shù)。應(yīng)強(qiáng)調(diào)，朝向新用戶的方位方向(φuser)是未知的，只有所選擇的波束是已知的。為簡化起見，因此假設(shè)φuser＝φm，這樣通過如下重新整理公式(19)可得到對新用戶所需發(fā)射功率的表達(dá)式Puser=ρuserRuserRc[Pnoise+Puserotherhuser+(1-a)[Σn=1N(PnSCPICH+βnPnuser)W(φ‾n;φ‾m)+ψPpilot]]------(20)]]>在公式(20)中除了對用戶的路徑損耗，其他小區(qū)干擾的級別以及噪聲功率外，所有參數(shù)都是已知的。從UL功率延遲簡表或從接收的導(dǎo)引報告，Eb/No，以及現(xiàn)有用戶的發(fā)射功率可估計DL正交系數(shù)。從新用戶報告的導(dǎo)引測量可導(dǎo)出其他小區(qū)干擾、噪聲和路徑損耗項，其等于
ρuserpilot=huserψPpilotPnoise+Puserother+huser[Σn=1N(PnSCPICH+Pnuser)W(φ‾n;φ‾m)+ψPpilot],---(21)]]>重新整理公式(21)，對于公式(20)的未知變量可得到以下表達(dá)式Pnoise+Puserotherhuder=ψPpilotρuserpilot+[Σn=1N(PnSCPICH+Pnuser)W(φ‾n;φ‾m)+ψPpilot].----(22)]]>應(yīng)指出，在許可用戶之前得到導(dǎo)引測量。這意味著隱含假設(shè)其他小區(qū)干擾不因許可新用戶而增加。此外，只有新用戶(在許可后)的Eb/No正好等于所需的Eb/No，公式(20)才有效，這當(dāng)然不會是因有限功率控制步距(1.0dB)導(dǎo)致的剩余功率控制誤差，反饋誤差，SIR估計誤差等導(dǎo)致的情況。這些近似的有效性可以通過模型來量化。這些模型有助于為具有SA 10的BS 20提出的AC方案證實有效性，而且在使用所提出的AC判斷規(guī)則時為在BS 20具有SA 10的預(yù)期容量增益提供數(shù)字。
圖4指示使用具有常規(guī)扇區(qū)天線和SA的混合BS的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。特別地，具有扇區(qū)天線的三個BS位于無線電小區(qū)#2，#3，#4和#5的預(yù)定邊緣，而具有SA的一個BS位于無線電小區(qū)#1的預(yù)定邊緣。從而可保證整個小區(qū)區(qū)域都有良好覆蓋。
當(dāng)P(φ)＞Pthreshold時認(rèn)為系統(tǒng)過載。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入Pthreshold-Poffset＜Max{P(φ)}＜Pthreshold的狀態(tài)時，系統(tǒng)仍保持穩(wěn)定但不再許可用戶。在此Poffset可被解釋為滯后余量，其用作增加估計誤差的保護(hù)功率。因此Poffset的大小大部分依賴于導(dǎo)出的方向功率增加估計器的精度。因此，Ptarget＝Pthreshold-Poffset，為提取功率增加估計器的精度，相對估計誤差被定義如下ϵ=Max{P(φ)}-Max{P^(φ)}Pthreshold.-------(23)]]>給定SA配置具有N＝8個波束，M＝4個天線和5度方位范圍，則在公式(13)定義的波束耦合矩陣等于
1.000.440.020.060.010.060.020.420.441.000.440.020.060.010.060.020.020.441.000.440.020060.010.060.060.020.441.000.440.020.060.010.010.060.020.441.000.440.020.060.060.010.060.020.441.000.440.020.020.060.010.060.020.441.000.440.420.020.060.010.060.020.441.00.----(24)]]>因此，兩個相鄰波束之間的耦合等于0.44，而由至少一個波束分隔的相鄰波束的耦合小于0.06。
圖5示意了對于N＝8個定向波束，標(biāo)準(zhǔn)化有效定向波束圖的指示圖。應(yīng)指出，位于方位±60°具有13dB衰減的峰值為旁瓣，而不是主波束。此外，指向方位方向±60°的波束相比垂射衰減大約10dB。假設(shè)路徑損耗指數(shù)為3.5，這等效于降低50％的覆蓋，這完全遵守在圖4中為每個小區(qū)計劃的覆蓋區(qū)域。
扇區(qū)波束的天線加權(quán)向量可被計算為定向波束向量的平均值，即，A=1N∑n=1Nc(φ‾n).------(25)]]>利用這個方案，扇區(qū)波束提供對整個小區(qū)區(qū)域的覆蓋。
圖6示意了作為方位角的函數(shù)的扇區(qū)波束和最佳定向波束圖(ψ＝Gsector/Gbeam))之間的增益差(以分貝為單位)的指示圖。對于從-60°到+60°的方位角范圍，可近似ψ＝-5.6dB，最大誤差為±0.5dB。因此在估計從主CPICH到UE的路徑損耗時可使用常數(shù)值ψ＝-5.6dB?；蛘撸鶕?jù)所選擇的波束可使用不同的ψ值。
圖7示意了對于兩種不同情況相對估計(PIE)誤差的累積分布函數(shù)(cdf)的指示圖。優(yōu)選已知對應(yīng)PIE使用的耦合矩陣的情況主要位于上部的曲線。該主要在下部的曲線表示使用的耦合矩陣與真正的耦合矩陣稍有不同情況下的相對PIE誤差。在此假設(shè)無線電信道功率方位譜是高斯分布為10度的方位范圍計算矩陣，即使無線電信道真實功率方位譜遵循的是5度方位范圍的拉普拉斯算子函數(shù)。
可以看到，對于上面考慮的兩種情況相對PIE誤差都相當(dāng)小。對于在真實和使用的耦合矩陣之間存在不匹配的情況而言，相對誤差僅以90％的分位數(shù)從0.11增加到0.13。因此，所導(dǎo)出的定向PIE對耦合矩陣上的較小近似誤差似乎相對堅固。對于方位范圍通常大約為5-10度的典型城市環(huán)境而言，推薦利用固定方位范圍預(yù)先計算耦合矩陣一次。以頻率為基礎(chǔ)估計在BS 20的方位范圍是不值得的。由于眾所周知從使用BF獲得的性能增益以方位范圍的函數(shù)減小，因此可推薦利用10度的方位范圍為在典型城市區(qū)域安裝的BS預(yù)先計算耦合矩陣。
利用所提出的定向AC方案網(wǎng)絡(luò)仍能保持穩(wěn)定。覆蓋得以保持，而且對所有用戶所需的Eb/No也得以保持?？筛鶕?jù)每個小區(qū)的吞吐量量化相比常規(guī)BS扇區(qū)天線從利用具有M＝4個天線和N＝8個波束的SA得到的容量增益。假設(shè)對于用戶所需的Eb/No保持相同，而與是在扇區(qū)波束還是在定向SA波束上發(fā)送給UE信號無關(guān)。這個假設(shè)應(yīng)是有效的，因為所實施的天線陣算法不提供任何分集增益，而且由于在定向波束上使用S-CPICH信道估計不會降級。
在根據(jù)圖4的情況#1生成用戶時，發(fā)現(xiàn)安裝有SA的小區(qū)的吞吐量增加系數(shù)2.22，而對于情況#2增益等于2.56。由于干擾變得更具有方向性，對于情況#1容量增益較低，而對于情況#2看來在空間上是均勻的。利用常規(guī)BF，眾所周知最大增益是在空間白干擾中獲得的。在這些條件下，若在無線電信道不存在方位擴(kuò)散則BF等效于MRC和優(yōu)化組合。
此外，應(yīng)指出，所得到的容量增益近似為理論上的預(yù)期增益，這進(jìn)一步暗示所提出的定向AC方案工作正確。預(yù)期的容量增益受定向AC算法的影響。
從利用SA得到的容量增益可能足夠高，這樣信道化碼不足就成為限制因數(shù)，而不是在無線電接口的實際干擾水平。這個限制可通過向裝有SA的小區(qū)添加更多碼(次級擾碼)來解決。在“擴(kuò)展和調(diào)制(FDD)”，ETSI規(guī)范3GPP TS 25.213，V3.3.0以及在“物理信道和映射傳送信道到物理信道上(FDD)”，ETSI規(guī)范3GPP TS25.211，V3.4.0中，公開了碼對使用SA的小區(qū)的碼影響的討論。
可為每個小區(qū)分配構(gòu)成復(fù)合Gold序列的子段的一個初級擾碼。存在512個可能的初級擾碼，它們被分成64個不同的碼組，每個碼組有8個碼。該擾碼與用于自己小區(qū)用戶的分隔的一個信道化碼相關(guān)。
每個初級擾碼還與可被任意使用的多達(dá)15個次級擾碼相關(guān)。這個額外碼的配置意味著額外的信道化碼樹成為可能，這樣就能解決潛在的信道化碼不足的問題。除了導(dǎo)引信號，主CPICH和主CCPCH，任何物理信道都可在初級或次級擾碼之下發(fā)送，主CCPCH總是在初級擾碼之下利用信道化碼號0和1以擴(kuò)展系數(shù)256發(fā)送的。此外，應(yīng)在整個小區(qū)內(nèi)廣播主CPICH和主CCPCH，這樣就不允許在這些信道上波束成形。在缺省情況下，主CPICH可用作下行鏈路信道AICH、PICH、SCH的相位基準(zhǔn)，這樣在這些信道上也不使用波束成形。
在下行鏈路共用分組信道(DSCH)被使用并且被映射到多個物理下行鏈路共用信道(PDSCH)(多碼選項)的情況下，應(yīng)在同一擾碼(初級或次級)下發(fā)送給定UE正在接收的所有PDSCH。對于PDSCH許可的擴(kuò)展系數(shù)在4到256的范圍內(nèi)。在缺省情況下，DPCH與傳輸所有相關(guān)第一層控制信息的一個DSCH相關(guān)。若在同一波束內(nèi)發(fā)送相關(guān)的DPCH，則允許在PDSCH信道上波束成形。
利用擴(kuò)展系數(shù)為256的任意信道化碼可在初級或次級擾碼下發(fā)送次公共導(dǎo)引信道(S-CPICH)。不必通過整個小區(qū)發(fā)送S-CPICH，因此可在這個信道上實施波束成形。高層信令可通知UE使用特定的S-CPICH作為下行鏈路DPCH的相位基準(zhǔn)。若使用DSCH，則同一S-CPICH應(yīng)被用作PDSCH和相關(guān)DPCH的相位基準(zhǔn)。另外，應(yīng)指出，在初級擾碼之下發(fā)送的S-CPICH可用作在次級擾碼之下發(fā)送的PDSCH和DPCH的相位基準(zhǔn)。
引入次級擾碼的缺點在于，在初級和次級擾碼之下發(fā)送的信號是非正交的，而在同一擾碼之下發(fā)送的物理信道是正交的。然而，由于通過時間分散的下行鏈路無線電信道發(fā)送信號，這種正交性被部分破壞。這意味著，在理想情況下，只要有足夠數(shù)量的信道化碼可用，就只需配置初級擾碼。如果與初級擾碼相關(guān)的信道化碼都被用完了，則應(yīng)引入第二個擾碼。因此，原則上自適應(yīng)碼分配方案是優(yōu)選方案，根據(jù)信道化碼樹負(fù)載來分配。
對于在DL有波束格柵的第二個優(yōu)選實施例而言，可為不同波束分配擾碼。圖8示意了在小區(qū)分裂的情況下初級和次級擾碼的波束分配。在此，有一半波束使用初級擾碼，而其余波束使用次級擾碼。根據(jù)每個波束的負(fù)載，可調(diào)整碼域邊界，因此例如，有3個波束正使用初級擾碼，而5個波束正使用次級擾碼。應(yīng)指出，利用圖8所示的方案，對于次級擾碼的波束，相比初級擾碼的波束每個波束的最大許可吞吐量將稍低。由于在扇區(qū)波束上發(fā)送的信號對在次級擾碼之下發(fā)送的信號干擾更多，情況也將如此。在初級擾碼的波束和扇區(qū)波束內(nèi)發(fā)送的信號使用來自同一碼樹的信道化碼，因此對來自扇區(qū)波束的干擾不那么敏感。
為用戶分配兩個擾碼，同時它們又都可能在同一初級擾碼之下發(fā)送，因此一般將導(dǎo)致因在初級和次級擾碼之下發(fā)送的用戶之間的相互關(guān)系更深而發(fā)射功率更大。發(fā)射功率越大導(dǎo)致在相鄰小區(qū)的其他小區(qū)干擾越大，這又可映射為軟容量的損失。這再次暗示應(yīng)推導(dǎo)出自適應(yīng)碼分配算法，以便一個或多個次級擾碼的使用取決于在初級擾碼之下的信道化碼樹負(fù)載。
因此最初在所有波束只應(yīng)使用初級擾碼。當(dāng)碼負(fù)載超過某一閾值時，可將這些波束的子集分配給次級擾碼，這意味著將為位于經(jīng)歷碼變化的波束(即，圖8中右手邊的波束)的所有UE執(zhí)行邏輯切換。這可能導(dǎo)致因切換故障而掉話。為避免切換故障和額外需要信令，可采用次級和初級擾碼都能使用的備選方案。從而避免使用自適應(yīng)碼分配方案。然而，正如已經(jīng)討論的，這可能導(dǎo)致軟容量的損失。根據(jù)損失程度可確定最適合使用固定還是自適應(yīng)碼分配方案。
應(yīng)指出，碼的分割一般并不局限于使用兩個擾碼。然而，在一些情況下可能需要具有三個擾碼以避免碼不足(硬阻塞)。
下面考慮雙碼分配策略1.4-4配置，其中在從左側(cè)開始計數(shù)波束時，波束No.1-4使用初級碼，而波束No.5-8使用次級碼，如圖8所示。
2.5-3配置，其中波束1-5使用初級碼，而波束No.6-8使用次級碼。
在此預(yù)期第一種情況導(dǎo)致的容量損失最大，因為碼域邊界位于具有最高用戶密度的方位方向。對于第二種情況，碼域邊界被偏移到用戶密度較小的方位方向。這在圖9中示意，其中示意了在初級和次級擾碼之間有重疊的區(qū)域(“碼邊界區(qū)域”)。
根據(jù)下述公式可計算位于每個UE的Eb/No估計ρ=RcRuserPuserPnoise+Pother+Pown+(1-a)Pown,------(26)]]>其中Pown是作為預(yù)期用戶在同一擾碼之下發(fā)送的自己小區(qū)的干擾，而P′own是在其他擾碼之下發(fā)送的自己小區(qū)的干擾。對于單個擾碼操作而言，對于所有情況P′own＝0.0。因此，希望因使用多碼操作導(dǎo)致的性能降級對下行鏈路正交系數(shù)(a)的值非常敏感。
圖10表示在相對一個碼使用兩個擾碼時，容量損失或吞吐量損失的百分比與下行鏈路正交系數(shù)的關(guān)系曲線。正確預(yù)期的那樣，容量損失隨正交系數(shù)的增大而增加，同時對于上面的4-4配置(圖10中的上一曲線)，相比上面的5-3配置(圖10中的下一曲線)容量損失較高。對于正交系數(shù)0.4-0.5，損失大約為5％-11％，具體損失依賴于所選擇的碼分配策略。相比因使用SA導(dǎo)致的高增益，這種情況被認(rèn)為是少量的容量損失。
因此推薦使用SA的BS永久使用兩個擾碼。尤其是對DL正交性良好的環(huán)境，這樣在無線電資源之前將碼用完的可能性很高。若在初級擾碼之下有足夠多的信道化碼可用于支持5個定向波束和所述扇區(qū)波束，另外建議使用5-3碼分配方案。因此，定向波束No.1-5在初級擾碼之下發(fā)送，而波束No.6-8在次級擾碼之下發(fā)送。利用這種碼分配策略將使得對于典型的城市車載A信道只損失6％，如圖10所示。
在需要自適應(yīng)碼分配方案的情況下，可根據(jù)圖11所示的狀態(tài)圖實現(xiàn)。在空閑狀態(tài)下，每個扇區(qū)只使用一個擾碼。當(dāng)檢測到第一個碼觸發(fā)C1(對應(yīng)第一個預(yù)定的碼負(fù)載)時，可啟動改變到碼分割狀態(tài)，在此選擇碼域邊界，并啟動切換到第二擾碼。接著在檢測到第二碼觸發(fā)C2(對應(yīng)第二個預(yù)定碼負(fù)載)時，進(jìn)入碼去除狀態(tài)，在此所有新用戶被分配碼#1，這意味著碼#2被慢慢釋放并且存在方位碼重疊。當(dāng)只使用碼#1時，再次進(jìn)入空閑狀態(tài)。如果在碼去除狀態(tài)檢測到第一個碼觸發(fā)C1，則進(jìn)入碼分割建立狀態(tài)，在此根據(jù)新用戶的方位位置分配給新用戶碼。當(dāng)不存在碼重疊時，進(jìn)入碼分割狀態(tài)。如果在碼分割建立狀態(tài)檢測到第二個碼觸發(fā)C2，則再次進(jìn)入碼去除狀態(tài)。應(yīng)指出，第一個碼觸發(fā)的選擇對應(yīng)比第二個碼觸發(fā)C2高的碼使用或碼負(fù)載。
如果使用兩個擾碼，則需要更新PIE，因為波束之間的干擾耦合依賴于使用的擾碼。然而，通過只對自己小區(qū)的干擾使用正交系數(shù)(a)，可很容易擴(kuò)展估計器， 自己小區(qū)的干擾是在與預(yù)期信號相同的擾碼之下發(fā)送的。在另一個碼之下發(fā)送的其他小區(qū)干擾不加權(quán)a。
假設(shè)在初級擾碼下發(fā)送頭Np個波束，其余波束使用次級碼。因此波束集合BP＝[1，2，...，Np]使用初級碼，而波束Bs＝[Np+1，Np+2，...，N]使用次級碼。假設(shè)新用戶被分配給波束m，因此根據(jù)公式(17)估計每個波束的新功率，其中 其中如果m∈Bp，則Sm＝Bp，否則Sm＝Bs。新用戶的Eb/No被表示為ρuser=RcRuserhuserW(φ‾m;φuser)PuserPnoise+Puserother+huser(1-a)∑n∈Sm(PnSCPICH+βnPnuser)W(φ‾n;φ‾m)+∑n∉Sm(PnSCPICH+βnPnuser)W(φ‾n;φ‾m)+kψPpilot----(28)]]>
其中對于m∈Sp，K＝a，否則k＝1。從公式(28)分配給新用戶的功率可被表示為Puser=ρuserRuserRc[Pnoise+Puserotherhuser+(1-a)∑n∈Sm(PnSCPICH+βnPnuser)W(φ‾n;φ‾m)+∑n∉Sm(PnSCPICH+βnPnuser)W(φ‾n;φ‾m)+kψPpilot]---(29)]]>根據(jù)公式(22)估計噪聲、其他小區(qū)干擾以及路徑損耗項。根據(jù)公式(13)獲得有效功率方位譜的抽樣模型，最后根據(jù)公式(14)中的標(biāo)準(zhǔn)對是否許可用戶的實施判斷。
已經(jīng)測試和發(fā)現(xiàn)所推導(dǎo)出的估計器的精度類似于為單個擾碼操作推導(dǎo)出的PIE的精度。
應(yīng)指出，可為任何負(fù)載相關(guān)的定向發(fā)射參數(shù)執(zhí)行估計。特別是，可用于代替上述的定向發(fā)射功率的可選發(fā)射參數(shù)可以是每個方向的吞吐量，即每個波束的比特率，或每個波束某個時間間隔的總開銷，這樣就可在基于吞吐量的AC方案中實現(xiàn)本發(fā)明。在此情況下，基于SA 10的天線圖和/或?qū)?yīng)的耦合矩陣在上述實施例的估計振子44為每個可用方向或波束估計定向吞吐量?；诳赡苁敲總€方向的離散參數(shù)值或定向參數(shù)的方位譜的估計結(jié)果，接著在AC功能45確定是許可還是拒絕一個新容量請求。因此，若在每個可用方向上的總小區(qū)吞吐量低于某個預(yù)定的吞吐量閾值則許可用戶。然而應(yīng)指出，本發(fā)明并不局限于上面提到的特定定向發(fā)射參數(shù)，而且可為適合用作負(fù)載指示以進(jìn)行許可控制的任何種類的發(fā)射參數(shù)實現(xiàn)本發(fā)明。
利用所提出的定向AC方案確?？色@得從使用SA得到的全部容量。在使用4個天線振子和8個波束時估計DL的容量增益大約為2.2-2.6。所提出的AC算法考慮每個波束的負(fù)載和互波束耦合，這有助于維持一個穩(wěn)定的系統(tǒng)。
對具有SA 10的BS 20所提出的定向AC算法相比對具有標(biāo)準(zhǔn)扇區(qū)天線的BS的常規(guī)AC需要多個附加參數(shù)中的至少一個。在圖12示意了可能的附加輸入。
根據(jù)圖12，可能需要許可用戶之前每個波束的功率級別，波束耦合矩陣的知識，以及為新用戶估計的波束(m)為相比標(biāo)準(zhǔn)AC另外需要的一些額外參數(shù)。因此，需要另外的節(jié)點-B測量。
本發(fā)明的許可控制方案可應(yīng)用于控制電路交換和分組交換無線電承載。
根據(jù)本發(fā)明的AC功能也可在無線電網(wǎng)絡(luò)控制器或具有所需的可用輸入?yún)?shù)的任何其他適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)振子實現(xiàn)。在許可控制是在RNC實現(xiàn)的情況下，定向AC方案將對RNC和BS之間的Iub接口也有影響。
當(dāng)使用SA時，負(fù)載控制(LC)和分組調(diào)度程序(PS)也必須被修改，因為使用基于定向功率的負(fù)載測量。可以升級PS以便也支持SA的調(diào)度。這也包括PS-AC和PS-LC之間的信息流的重新定義。
應(yīng)指出，本發(fā)明并不局限于上述的優(yōu)選實施例，而是可應(yīng)用于具有任何定向天線執(zhí)行許可控制的任何網(wǎng)絡(luò)振子。因此，可在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)改變優(yōu)選實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于在蜂窩網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行許可控制的方法，所述方法包括步驟a)確定將被許可的終端設(shè)備的位置；b)估計定向天線(10)的與負(fù)載相關(guān)的定向發(fā)射參數(shù)，所述參數(shù)根據(jù)所述終端設(shè)備的許可產(chǎn)生；以及c)如果所述定向發(fā)射參數(shù)不超出在所述定向天線的任何可用方向上的預(yù)定閾值，則許可所述終端設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述定向發(fā)射參數(shù)是通過利用所述定向天線(10)的波束圖計算發(fā)射功率方位譜所確定的定向發(fā)射功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述發(fā)射功率方位譜是利用無線電信道上的方位擴(kuò)散計算的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述定向發(fā)射參數(shù)是每個方向上的吞吐量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任何一項的方法，其中所述發(fā)射功率方位譜是通過向所述許可之前得到的發(fā)射功率方位譜中加入由所述許可導(dǎo)致的定向功率增加來計算的。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一項的方法，其中選擇用于發(fā)射到所述終端設(shè)備的波束的調(diào)向方向以對應(yīng)所述確定的方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中為所有方位方向估計所述定向發(fā)射參數(shù)的增加。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述估計的參數(shù)增加被用于基于提供的用戶特定信息來估計所述定向參數(shù)的新方位譜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述用戶特定信息包括比特能量與噪聲譜密度比、比特率、導(dǎo)引測量以及接入方向估計中的至少一個。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-5任何一項的方法，其中選擇有限波束集合中的一個波束，以基于所述確定的方向發(fā)射到所述終端設(shè)備。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中基于定義所述有限波束集合之間的耦合系數(shù)的耦合矩陣，為所述有限波束集合的方向估計定向參數(shù)的增加。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的方法，其中在所述估計步驟中使用數(shù)字波束成形器網(wǎng)絡(luò)(41)，以便為所述有限波束集合中的每個波束導(dǎo)出新參數(shù)級別的估計。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的方法，其中基于上行鏈路空間協(xié)方差矩陣的測量和/或估計更新所述耦合矩陣。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13任何一項的方法，其中利用所述有限波束集合的固定方位范圍預(yù)先計算所述耦合矩陣。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-14任何一項的方法，其中所述估計的參數(shù)增加被用于基于提供的用戶特定信息，來估計所述定向參數(shù)的新功率方位譜。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述用戶特定信息包括比特能量與噪聲譜密度比、比特率、導(dǎo)引測量以及為新終端設(shè)備選擇的波束中的至少一個。
17.根據(jù)權(quán)利要求10-16任何一項的方法，其中所述定向天線(10)是雙極化天線陣，為每個極化提供所述有限波束集合，而且通過為每個極化增加參數(shù)估計來執(zhí)行所述定向發(fā)射參數(shù)的所述估計。
18.根據(jù)權(quán)利要求10-17任何一項的方法，其中為所述有限波束集合的不同波束分配初級和次級擾碼。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中對第一個波束子集分配所述初級擾碼，而對第二個波束子集分配所述次級擾碼。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述第一個子集和所述第二個子集包括四個相鄰波束。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述第一個子集包括五個相鄰波束，而所述第二個子集包括三個相鄰波束。
22.根據(jù)權(quán)利要求18-21任何一項的方法，其中首先為所述有限波束集合的所有波束分配所述初級擾碼，接著在碼負(fù)載超過預(yù)定閾值時分配所述次級擾碼。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中使用自適應(yīng)碼分配方案，并且在第一個碼觸發(fā)啟動所述第二擾碼的分配，而在對應(yīng)較大碼負(fù)載的第二個碼觸發(fā)停止分配。
24.根據(jù)前述任何一項權(quán)利要求的方法，其中提供余量作為對參數(shù)增加估計誤差的保護(hù)。
25.一種用于在蜂窩網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行許可控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括a)定向天線(10)；b)估計裝置(44)，用于估計作為許可終端設(shè)備的結(jié)果的所述定向天線(10)的基于負(fù)載的定向發(fā)射參數(shù)，以及c)控制裝置(45)，如果所述估計的定向發(fā)射參數(shù)不超出在所述定向天線(10)的任何可用方向上的預(yù)定閾值，則所述控制裝置許可所述終端設(shè)備。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中所述定向天線是具有連續(xù)波束成形能力或有限波束集合的天線陣(10)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26的系統(tǒng)，其中所述定向天線(10)位于基站(20)。
28.根據(jù)權(quán)利要求25-27任何一項的系統(tǒng)，其中所述估計裝置(44)和控制裝置(45)位于基站(20)。
29.根據(jù)權(quán)利要求25-27任何一項的系統(tǒng)，其中所述估計裝置(44)和控制裝置(45)位于無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(30)。
30.根據(jù)權(quán)利要求25-27任何一項的系統(tǒng)，其中所述估計裝置(44)位于基站(20)，而所述控制裝置(45)位于無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(30)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在蜂窩網(wǎng)絡(luò)借助天線陣執(zhí)行許可控制的方法和網(wǎng)絡(luò)，其中基于負(fù)載相關(guān)定向參數(shù)估計的方向特定負(fù)載確定執(zhí)行許可控制判決。另外，可實現(xiàn)具有至少兩個擾碼的小區(qū)分割函數(shù)。
文檔編號H04W48/02GK1528099SQ01823212
公開日2004年9月8日 申請日期2001年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月4日
發(fā)明者克勞斯·英格曼·帕德森, 布里本·埃爾加德·莫格森, 胡安·拉米若·莫瑞諾, 埃爾加德 莫格森, 克勞斯 英格曼 帕德森, 拉米若 莫瑞諾 申請人:諾基亞公司